三扶四合一钻具组合研究与应用-

1、1前言长庆油田油层组储层多为特低渗储层。洛河储层是长庆油田的主要储层。该储层厚度一般在100300m 之间,属于大孔隙、高渗、低压砂水层,砂子颗粒为中砂、细砂、粉砂,粒度大部分在250mm 以下,岩石胶结强度差,部分层数裂隙发育不好,同时存在水平裂缝和垂直裂缝。个别层数为破碎小块状不成型,即松散层。这些地层特点是造成钻井过程中定向段造斜和稳斜困难的主要因素。四合一钻具自2006年提出以后,在长庆油田各区块得到大量推广应用,但也暴露出存在的缺陷和不足。长庆油田洛河储层在轨迹控制中表现为大增、下部地层增降斜规律不稳定的特性。为克服上述不足,通过实践摸索,在无磁钻铤上增加一个扶正器,将原四合一钻具改

2、进为三扶四合一钻具,取得理想的轨迹控制效果1。2三扶四合一钻具组合基本原理2.1钻具结构三扶四合一钻具相当于三扶稳斜钻具结构。理论上三扶四合一稳斜钻具较四合一钻具下部刚性更强,钻具更居中,其稳斜、稳方位能力较四合一钻具更加突出,其示意图如图1所示。2.2钻具组合考虑到四合一钻具中单弯螺杆的长度及长井段稳斜的难度,借鉴常规三扶稳斜钻具组合,优选三扶四合一钻具组合为:准222mm PDC+C7LZ172mm ×1.25°+1.53m SDC+准212准213mm STAB+准165mm 无磁+准210准212mmSTAB+准165mm DC911根+单弯螺杆优选7/8头(7头的

3、转子,8头的钉子螺杆2,推荐短钻铤1.52.5m ,螺杆扶正器外径为准212准213mm 。第一个刚性扶正器外径要求大于第二个刚性扶正器,螺杆扶正器外径偏小会影响到三扶四合一钻具组合的稳斜、稳方位能力。2.3应用效果对比“三扶四合一”钻具组合研究与应用蔡智刚,刘国良(中国石油长城钻探公司辽河井下作业公司,辽宁盘锦121207摘要近几年来,四合一钻具在长庆油田的钻井提速中发挥了巨大作用,在各区块得到推广应用。但在长庆油田吴起、盘古梁区块的应用中也暴露出存在的缺陷和不足,部分钻井轨迹控制表现为洛河储层大增,下部地层增、稳斜规律不稳定的特性,导致反复调整,低效施工,影响了钻井的提速效率。为增强下部钻

4、具组合的刚性,提高钻具的稳定能力,通过反复实践摸索,在无磁钻铤上增加了一个扶正器,提出了改进四合一钻具为三扶四合一钻具的思想,并对三扶四合一钻具组合进行研究,试验推广了三扶四合一钻具组合,并取得理想的轨迹控制效果。对三扶四合一钻具的稳定性、减小方位漂移量、控制好第一趟钻、减少后期扭方位几率进行研究,针对定向井钻具组合使用中出现的问题,总结出相应的使用规律,并根据现场应用效果,指出三扶四合一钻具组合应用时的技术关键和注意事项。关键词定向井钻具组合轨迹控制三扶四合一作者简介:蔡智刚,工程师,2002年毕业于西南石油学院石油工程专业,目前主要从事钻井工程工作。1准222mm PDC ;2C7LZ17

5、2mm ×1.25°3-1.53m SDC ;4-准212准213mm STAB ;5准165mm 无磁;6准210准212mm STAB ;7准165mm DC911根图1三扶四合一钻具组合图765432110m710m 12m SINO-GLOBAL ENERGY ·71·第10期时间完井/口进尺/m单台钻机月速/m机械钻速/(m ·h -1钻井周期/d建井周期/d183629258.154.55-59.43-35.7表3吴起区块施工井与2007年对比情况表1三扶四合一与四合一钻具使用规律对比项目三扶四合一钻具四合一钻具井斜变化率方位变化率

6、井斜变化率方位变化率环河华池-1.11.8-2.51.7-2.52.0-3.04.0洛河 1.03.0-3.01.0-1.04.3-3.53.2安定-1.52.5-1.01.0 1.53.7-1.02.0直罗延安中部-2.01.0-31.0-4.0-1.5-1.73.1延安下部富县-1.02.0-1.02.5-3.83.1-2.02.4长1长2-1.01.5-2.00.5-2.5-2.0-0.51.4长2以下-2.50.5-2.02.0-3.5-1.0-1.93.2(°/100m长庆油田长10井采用三扶四合一钻具取得理想的一趟钻指标。2008年,长10井共实现67口井二开一趟钻,对比

7、使用三扶四合一及四合一钻具可见,三扶四合一钻具实现的一趟钻速度明显高于四合一完成的一趟钻。证明三扶四合一钻具能有效减少全井段滑动,达到提高钻井速度的目的,对比数据见表4。3三扶四合一钻具注意事项和技术要点不同尺寸扶正器匹配的三扶四合一钻具的使用规律:不同尺寸扶正器的匹配对三扶四合一钻具的使用有很大影响(见表5,近钻头螺杆扶正器越大,三扶四合一钻具的稳定性越强;刚性扶正器的选择一般要求第一扶正器外径大于第二扶正器外径,如倒置,该钻具可能表现出弱增斜特性。钻具选择时应考虑该特性对轨迹控制的影响。三扶四合一钻具的方位漂移规律:三扶四合一钻具在洛河的增斜率较四合一钻具弱,一般为1°3

8、6;/100m ,下部地层的稳斜能力较原四合一钻具强,一般为-2.5°1°/100m 。方位漂移整体规律以左漂为主。三扶四合一钻具定向方位建议超前6°9°,出洛河储层的井斜超前小于原四合一钻具,建议超前3°5°。对比的四合一钻具结构如下:准222mm PDC+准213mm C7LZ172mm ×1.25°+3m SDC+准212mm STAB+无磁+钻铤+三扶四合一钻具结构为:准222mm PDC+准213mmC7LZ172mm ×1.25°+2m SDC+准212mm STAB+无磁+准210

9、mm STAB+两钻具结构在不同地层的井斜方位变化率效果见表1。从表1对比可以看出:三扶四合一钻具组合与四合一钻具相比,钻具的稳定性相对更好。虽然上部洛河地层的增斜力能弱于四合一钻具,但下部地层的稳斜能力较四合一钻具更强。整体方位变化以左漂为主。区块整体周期缩短14.12%,单台钻机月速提高20%。长庆油田吴起区块2008年初开始试验三扶四合一钻具,并逐渐推广。表2为吴起区块三扶四合一与四合一钻具钻井指标对比。从表2可以看出,三扶四合一钻具与一般四合一钻具的钻井指标相比,钻井周期缩短14.12%,钻机月速提高20%,机械钻速提高5.73%,能有效提高钻井速度。吴起区块使用三扶四合一钻具后提速效

10、果远高于平均值。2008年,吴起区块在未使用无线仪器条件下,应用三扶四合一钻具,提速增幅高达58.1%,远高于该区块2007年的平均水平,见表3。项目井数/口钻井周期/d建井周期/d单台钻机月速/m机械钻速/(m ·h -1-14.12-13.24205.73表2吴起区块三扶四合一与四合一钻井指标对比2011年第16卷·72·SINO-GLOBAL ENERGY项目井数/口钻井周期/d 建井周期/d单台钻机月速/m机械钻速/(m ·h -1-1.14+1217+3.354 4.61183.89-0.72表4长10井一趟钻指标对比优化钻井设计:四合一钻具中

11、单弯螺杆的长度较长,长井段稳斜难度大,且钻具在井斜大于25°后调整较困难,增稳斜规律不稳定,应用须谨慎。从表2可以看出,三扶四合一钻具与一般四合一钻具指标相比,钻井周期缩短14.12%,钻机月速提高20%,机械钻速提高5.73%,能有效提高钻井速度。应用三扶四合一钻具在防碰许可情况下,尽量提高造斜点,一般放在二开后30100m ,最大井斜尽量控制在15°以下,大位移井通过提高初始井斜角,最大井斜控制在20°左右。剖面控制要求走设计上线:在施工前,要有全井的施工设想,要求全井段进行轨迹预算,预算细化到各地层。必须体现剖面控制走设计上线的思路,上部井段井斜富余,下部井

12、段依靠钻具自身的特性微降,达到减少滑动的目的。及时微调,努力减少全井段滑动:要求连续定向,定向到位,加强预算,及时修正,减少全井段滑动。总结地层变化规律,充分利用地层变化特性,及时微调,努力减少下部滑动,提高全井施工效率。对钻井液强化处理,重点解决携砂润滑:钻井液管理重点从抑制、携砂、润滑及钻井液净化入手,要求钻井液量必须充足,利于沉砂,净化良好。并改善润滑性,减小滑动阻力,要求钻井液具有清、净、滑的目测性能。配合必要的定期清扫井眼措施,确保井底携砂取得较好效果。钻井参数的匹配:螺杆钻进参数主要以泵压升高值为依据,滑动钻进时,推荐泵压升高值为12MPa 。螺杆复合钻进时仍然以泵压升高值为准,推

13、荐泵压升高2.53.5MPa 。同时,结合设备和实际钻进情况,找到一个最快的钻压。转盘转速以6090r/min 为参考,结合设备情况和实钻情况,找出最佳转盘转速。蹩跳地层要适当降低转盘转速和钻压。在定向参数选择上,应充分释放参数,快速钻进。扶正器匹配准213mm+准213mm+准211mm准212mm+准211mm+准209mm准212mm+准211mm+准212mm地层井斜变化率方位变化率井斜变化率方位变化率井斜变化率方位变化率环河华池-0.81.8-2.11.4-1.11.5-2.53.7-1.01.2-1.51.9洛河 1.53-2.52.0 1.52-3.03.0 1.02-2.02.

14、5安定-1.02.5-0.51.0-1.51.5-0.70.9-1.51.0-1.01.0直罗延安中部-1.51.0-2.02.0-2.00.8-2.53.0-2.01-3.52.5延安下部富县-2.53.0-1.51.5-2.52.3-2.52.5-1.52.5-3.02.0长1长2-0.51.5-1.00.5-1.01.0-2.0-1.0-1.01.0-2.0-0.5长2以下-2.0-0.5-1.72.5-2.5-1.5-2.03.0-2.51.5-1.52.2表5不同尺寸扶正器匹配的使用规律对比(°/100m4结论在无磁钻铤上增加一个扶正器,将原四合一钻具改进为三扶四合一组合钻

15、具,可以得到理想的轨迹控制效果。数据显示,其稳定性明显好于四合一钻具。三扶四合一钻具与一般四合一钻具的钻井指标相比,区块整体钻井周期平均缩短14.12%,钻机月速平均提高20%,机械钻速平均提高5.73%,可作为钻井提速的有效方法加以推广。实际对比表明,三扶四合一钻具实现的一趟钻速度明显高于四合一钻具完成的一趟钻。证明三扶四合一钻具能有效减少全井段滑动,达到提高钻井速度的目的。不同尺寸扶正器的匹配对三扶四合一钻具的使用具有很大影响。近钻头螺杆扶正器越大,三扶四合一钻具的稳定性越强;刚性扶正器的选择一般要求第一扶正器外径大于第二扶正器外径,钻具选择时应考虑该特性对轨迹控制的影响。参考文献:1韩志

16、勇.定向井钻井设计与计算M.北京:石油工业出版社,2007.2黄文学.长庆姬塬油田定向井下部钻具组合研究J.科技信息:科学·教研,2007(34:400-438.(编辑谢守国·73·第10期蔡智刚等.“三扶四合一”钻具组合研究与应用Research and Application of Making Up of Stringof "three-centralizer and four in one"Cai Zhigang ,Liu Guoliang(Liaohe Downhole Operation Branch of CNPC Greatwa

17、ll Drilling Company ,Panjin Liaohe 121207AbstractFour in one drilling tool in recent years has played huge role on the speed raising in drilling of Changqing oilfield ,which has been popularized and applied in each block.But its application in Wuqi and Panguliang block also exposed the defects and s

18、hortcomings ,partial drilling trajectory control has the charac -teristics of greatly increasing of Luohe reservoir ,unstable build and hold wellbore rule in the lower forma -tions ,which leads to repeated adjustment ,inefficient operation and great influence on the fast drilling.In order to enhance

19、 the BHA rigidity and improve drilling stability ,a centralizer is added on non-magnetic drill collar through repeated practice.The idea of three-centralizer and four in one instead of four in one is put forward.This making up of string is studied and popularized through the experiments ,which achie

20、ved ideal results of trajectory control.Hole stability ,reducing the azimuth drift quantity ,controlling of the first drill ,reducing late twisting direction probability of the drilling assembly for the directional well are studied.According to the physical problems in the use ,the corresponding rul

21、es of the usage is summarized ,and key technique of appli -cation and matters needing pay attention to of this kind of BHA are given under the guidance of field appli -cation.Keywordsdirectional well ;drilling assembly ;drilling trajectory control ;three-centralizer and four in one2011年第16卷·74·中外能源SINO-GLOBAL ENERGY ·能源知识·处理垃圾的新思路之二:生态岛可以